3. Chemical and Physical Features of Seawater and the World Ocean

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1 3. Chemical and Physical Features of Seawater and the World Ocean
水分子的氫鍵是非常重要的性質 海水的化學組成 海水的運動 (海流,波浪,潮汐) 相關的生物學研究

2 水分子的氫鍵，使它在0-100℃之間維持在液態，如果没有氫鍵，水將在 -90℃凝固，在-70℃汽化。

3 水的熱含量高，在100℃汽化須吸收很多熱量，在0℃凝固也會放出很多熱量。

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5 水是很好的溶劑，極性分子或離子易溶於水，非極性分子也可以形成氫鍵而溶於水。
氯化鈉 (NaCl)離子易溶於水

6 海水鹽類的來源 一般海水的鹽度約為35‰，鹽度影響生物滲透壓調節。

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8 Japanese eels (降河洄游) Leptocephalus 柳葉魚 Glass eel 鰻線 Yellow eel 黃鰻
Ocean 海洋 Continent 陸地 Egg Silver eel 銀鰻 Spawning Life cycle of the eel

9 Otolith (耳石)在生活史及洄游環境研究上的應用

10 耳石的比喻： CD-ROM 羅塞塔石碑(Rosetta stone)
Embryo Yolk-sac stage Leptocephalus Glass eel Elver EC MC FFC HC P 15 mm 耳石的比喻： CD-ROM 羅塞塔石碑(Rosetta stone) 是1822年有「埃及學之父」之稱的Champollion發現在尼羅河口出土的一塊石碑上面，刻有埃及象形文字的神聖體、通俗體及古希臘文三種文字，使得埃及象形文字得以推考。

11 耳石中微量元素的測定原理 入射電子 原子殼層 連續X射線 核 特徵X射線 散射電子 彈性 特徵X 射線和 連續X射線的強度 X 射線的產生

12 Electron Probe Micro Analyzer
(EPMA, 電子微探儀) 入射電子束 俄歇電子 樣品 二次電子 X射線 背散射電子 吸收電子 透射電子 X射線能譜分析 掃描電鏡 透射電鏡 掃描透射電鏡 非彈性散射電子 小角度彈性散射電子 大角度彈性散射電子 非彈性 散射電子 陰極發光 一次電子擴散的範圍 和信息產生層次 各種信息的應用

13 從產卵場到河口域的洄游過程中耳石Sr/Ca比的變化
0.017 0.015 0.013 0.011 0.009 0.007 Sr/Ca 100 50 Distance from primordium (mm) Leptocephalus Glass eel Yolk-sac stage Edge primordium Sr/Ca比的變化是受環境因素也受生理因素的影響 Tzeng & Tsai (1994) J Fish Biol 45:

14 Sr map W. N. Tzeng, K. P. Severin, H. Wickstöm (1997) Use of otolith microchemistry to investigate the environmental history of European eel Anguilla anguilla. Mar. Ecol. Prog. Ser. 149: LM photo

15 Distance from the primordium ( mm )
Tzeng, W.N., Wang, C.H., Wickström, H. and Reizenstein, M. (2000) Occurrence of the semi-catadromous European eel Anguilla anguilla in the Baltic Sea. Mar. Biol. 137: Tzeng, W.N., Shiao, J.C. and Iizuka, Y. (2002) Use of otolith Sr/Ca ratios to study the riverine migratory behaviours of Japanese eel Anguilla japonica. Mar. Ecol. Prog. Ser. 245: Tzeng, W.N., Iizuka, Y., Shiao, J.C., Yamada, Y. and Oka H.P. (2003) Identification and growth rates comparison of divergent migratory contingents of Japanese eel (Anguill japonica). Aquaculture. 216: 1. 2. 3. Type 1 海水型 4 8 12 16 20 60 120 180 240 300 360 420 480 540 600 (Sr/Ca)X1000 Line-1 800 4 8 12 16 20 100 200 300 400 500 600 700 (Sr/Ca)X1000 Line-1 Line-2 Line-3 Type 2 淡水型 4 8 12 16 20 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 Distance from the primordium ( mm ) (Sr/Ca)X1000 Line-1 Line-2 Type 3 混合型 3.

16 Diadromy 的三種型式

17 Otolith Researches and Application (II) Otolith trace elements and stable isotopes analysis of southern Blue-fin Tuna (SBT) A large, oceanic migratory fish (Max. size >200cm), life span ( >40 yrs ), Spawning in SE Java (7-20°S), feeding: between 30-50°S Age at first maturity ( 8～12 yrs) VPA (Virtual Population Analysis) - Age (otolith) Reprodued from Caton (1991)

18 SBT耳石LA-ICPMS的測量點及線。
Edge Core Juvenile SBT耳石LA-ICPMS的測量點及線。

19 Temporal change of elements: Ca ratios in SBT otolith from spawning ground
edge core juvenile 1 2 3 4 5 7~12 6 Spawn Feb 05’ Annulus Distance from primordium (m)

20 Discrimination function plot of the 5 element: Ca ratios in the sections of the otolith at larval (L), juvenile (J) stages and otolith edge of SBT collected from both spawning and feeding grounds at central Indian Ocean (CIO).

21 尼氏採水瓶及顛倒溫度計

22 海水溫度介於 -2℃和30℃之間。海水的溫度剖面（profile）顯示在水深200至1000公尺之間有一溫躍層（thermocline）的存在。溫躍層只在熱帶及亞熱帶海域比較明顯

23 溫、鹽度的測量可使用輪盤採水器及CTD（溫鹽深度儀）直接測量

24 衛星遙測則可得到大範圍的海表水溫（SST）資料，也可經由衛星上的水色掃描儀得到葉綠素濃度的資料，用來推估海洋的基礎生產力

25 不同波長的光在海中穿透深度不同，藍光的穿透最深，因此海洋主要是深藍色。

26 海水的透光度（transparency）可由賽氏盤（Secchi disk）測量，或由光度計、濁度計測量。

27 海水壓力每下降10公尺增加一大氣壓（ATM），水下10公尺為 2 ATM，水深20公尺為 3 ATM。 壓力增加，體積即減少（PV=K）。

28 當魚類由海底被突然拉上水面時，泳鰾就會突出來

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32 海洋表面環流 (Surface Circulation)
動力大多來自風的吹拂 科氏力（Coriolis effect）的影響，在北半球偏右，南半球偏左。

33 科氏力（Coriolis effect）的影響，在北半球偏右，南半球偏左。 [Merry-go-round, 旋轉木馬]

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35 東風帶 西風帶 信風帶- NE 信風帶- SE

36 當風帶動海流時，海流並非與風向平行，因受科氏力的影響，海流與風向呈約45度角

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38 Fig. 3.23 The average sea-surface temperatures of the oceans.

39 海洋大致可分為三層：(i)表層海水(surface layer)約達100至200 m深，受到風、波浪和水流的影響而混合，又稱為混合層(mixed layer)，有些海域有溫躍層出現。 (ii) 中層(intermediate layer)介於200至1500 m深，是主溫躍層(main thermocline)出現的地方。 (iii)深層或底層（deep and bottom layers）在水深1500 m之下，水溫介於2~4℃。

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42 世界主要表層洋流 海洋最大的環流系統是渦旋 (gyres)

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48 水團（water mass） 具有一定的溫、鹽特性的水體，海洋學者可以經由海水的溫、鹽特性來判斷海流的方向和影響範圍，例如：黑潮（Kuroshio）、南海水團、東海水團都各有特色。 溫鹽環流(thermohaline circulation)：因溫度及鹽度差異而引起的海水流動。

49 台灣四周的海洋環境 2. 海流系統

50 洄游的例子:烏魚 (信魚)

51 烏魚之生殖洄游 黑潮 支流 中國沿岸水

52 波浪（waves）的特性：波峯（crest）、波谷（trough）、波長（wave length）、波高（wave height）、週期（period）

53 波的傳送

54 波浪的大小和風的大小、吹風區域（fetch）的面積、時間都有關

55 激浪 湧 波浪向外傳遞，離開吹風處，稱為湧，湧的波長較長，當波浪行進到淺海時，底層受到摩擦力影響而減慢，表層速度比較快，波浪就會破碎，稱為激浪

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57 潮汐是海水受到月球和太陽引力影響而產生的海水漲落。

58 地球和月球各自轉一圈，並回到相對位置時，需時24時50分。
High tide (高潮) Low tide (低潮)

59 當地球、月球及太陽成一直線時，引力最大，為大潮（spring tide）；當三者成直角時，引力最小，為小潮（neap tides）

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61 海平面的週期性升降，稱為潮汐，許多海洋生物的活動都與潮汐有關

62 兩次漲退潮，當兩次漲退潮的潮差大約相同時，稱為半日潮（semidiurnal tides）。但是，潮汐因受地形的影響，而會有一些延遲和變動，當兩次漲退潮的高度不同時，稱為混合潮（mixed semidiurnal tides）。一天只有一次漲退潮時，稱為全日潮（diurnal tide） 。

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64 台灣沿海的潮汐大多屬於混合潮

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69 Japanese eels (降河洄游) Leptocephalus 柳葉魚 Glass eel 鰻線 Yellow eel 黃鰻
Ocean 海洋 Continent 陸地 Egg Silver eel 銀鰻 Spawning Life cycle of the eel

70 鰻苗的採集網具

71 鰻線漁獲量的日變化與月齡、水溫之關係 Tzeng (1985) Jap Soc Fish Oceanogr 47/48: 11-28

72 Biological rhythm and zetegiber

73 全球主要板塊的分布

74 海嘯（tsunami）是由於海底地震或山崩引起的大波浪。它的波長很長，可達240 km，傳遞速度超過700 ㎞/hr，但是在大洋中傳遞時，因波高相當低（通常＜1 m），船隻通常不會察覺，但是當它抵達岸邊，尤其是海灣或港口時，能量就會釋放出來，引起大災難。

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